轻质高抗张强度和高撕裂强度的双组分无纺织物制造技术

一种生产无纺织物的方法，其包括纺一组包含外部纤维组分和内部纤维组分的双组分纤维。所述外部纤维包裹所述内部纤维，并且具有比所述内部纤维更高的断裂伸长率和比所述内部纤维组分更低的熔融温度。将该组双组分纤维定位到纤维网上并且热粘合来生产无纺织物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本文公开的主题一般而言涉及用于期望高抗张性能和高撕裂性能 的应用的无纺织物，例如户外织物、家用包裹物、帐篷、遮篷、降落伞 等。更具体地，本主题涉及用于制造高强度的耐久的无纺织物的方法， 和其通过使用具有不同熔融温度的双组分纺粘纤维生产的具有高耐磨 性能的产品，其中操作所述纤维，以便一种组分形成包裹第二组分的基 体。
技术介绍
无纺织物或纤维网具有置于其间的单纤维或单丝结构，但不是以规 则的或与编织物相同的方式置于其间。无纺织物或纤维网由包括熔喷 法、纺粘法和气流法的许多方法形成。织物的定重通常用克每平方米来 表述。纺粘型无纺织物用于许多应用，并且占据了在北美生产或使用的大 多数产品。几乎所有这些应用都要求轻质一次性织物。因此，大多数纺 粘型织物设计用于通常要求最低粘合强度的单一用途，和设计为具有足 够的性能以用于它们被期望的应用。纺粘法指的是纤维、长丝被挤出、 冷却和拉伸，然后在传送带上收集而形成织物的方法。用这种方法收集 的织物没有被粘合，因此长丝必须通过热、机械或化学方法粘合在一起 以形成织物。热粘法是目前为止最有效和最经济的形成织物的方法。水 刺法不是同样有效，但是生产出比热粘织物更柔软和通常更结实的织 物。热粘法是无纺织物工业中使用最广泛的粘合技术之一。其被广泛用 于纺粘、熔喷、气流成网和湿法成网生产，以及和梳理纤网形成技术一 起使用。进行了大量的努力以设法优化成网过程、粘合法和进料纤维的 性能，以实现期望的终端使用性能，同时降低生产成本。降低生产成本 的一个途径是通过更快的加工在同一台机器上生产更多的无纺织物。已 经发现，在较高的温度下，可以更快地实现符合要求的粘合，直到某一 点，在该点之后不能再实现符合要求的粘合。这有时被描述为"随着粘 合温度的升高，粘合窗关闭"。在给定的加工速度下，加工窗受生产具 有可接受特性的无纺织物的最高和最低加工温度的限制。换言之，已经发现，当尝试着更快加工时，最高和最低加工温度之间的差异变小，直 至变成一个温度。在更高的速度下，不管粘合温度如何都不能生产出合 适的无纺织物，即加工窗关闭。此外，在现代纤维科学的最近100年来，已经得知在所有其他构造因素相同时，较强的纤维通常生产出较强的织物结构。这适用于线绳、 绳索、针织物和纺织品。此外，对于熔纺纤维，可以通过提高纤维取向 度和结晶度以及获得合适的纤维形态来制备更强的纤维。这通常通过提 高纺丝速度、改变淬火条件、提高拉伸比和在张力下使纤维退火来实现。 因此，不期望看到使用高强度纤维时热点粘合的无纺织物变得更弱。相 反地，期望用合适的较弱的纤维生产更强的织物。关于无纺织物强度的部分困惑可能在于破裂方式随着粘合条件而 变化的事实。已经观察到，粘合织物的强度随着粘合温度或粘合时间的 增加而增加，达到某一点，然后粘合织物的强度开始降低。对于在该峰 以下的粘合条件，由于粘合断裂，即粘合完全分开而出现破裂。在该峰 以上，由于粘合周围的纤维断裂而出现破裂。对于后一种现象，人们提 供了几种解释。已经提出的一个解释是在多数破裂发生的粘合周围存在 应力集中。尽管这可能是真的，但是没有提供令人满意的应力集中与粘 合条件相关性的解释。提出的另一种破裂机理是纤维被轧辊压碎，因而 在粘合边缘被削弱，其中粘合点的边缘使纤维变平。但是，如Chidambaram, A., Davis， H., Batra， S. K.， "Strength Loss in Thermally Bonded Polypropylene Fibers" Inter Nonwovens J 2000, 9(3) 27所示， 这个因素只是强度损失的一小部分原因。此外，粘合强度与粘合压力无 关，尽管人们会期望这种破裂机理。迄今为止，还没有给出热点粘合织 物的机械破裂机理的令人满意的解释。热粘合可以以几种方式进行。在热风穿透粘合中，热流体、空气被 强制穿过预制的织物。如果该流体的温度足够高，则所述纤维可能变粘 而相互粘接。这种情况下，它们形成两个或多个纤维接触的粘合。在红 外粘合(IR-bonding)中，由红外光提供热。在超声粘合中，由于超声 波的应用，接触纤维之间的摩擦使纤维变粘而粘合。在热点粘合中，预 制的纤维织物在加热的轧辊之间穿过。所述辊可以是光滑的或压有粘合图案。均匀的织物要求均匀的压力、均匀的温度和均匀的输入织物。只 有在纤维接触热辊时才会产生粘合。因此，在光滑的轧辊上，在纤维相 互交叉的任何地方都产生粘合，而在轧花的轧辊上，主要在凸起的区域之间产生粘合。这产生粘合"点，，或"区"。这些方法中每一种方法的基本物理原理是相同的加热纤维，形成粘合，随后被冷却。在粘合可能出现之前必须形成织物。通常采用的方法包括纺丝(纺 粘)、熔喷、湿法成网、气流成网和梳理成网。这些方法中的每一种都 产生不同的纤维取向分布函数(ODF)和织物密度。认识到织物结构与 形成粘合的效率即粘合效率之间的相互作用很重要。在使用光滑轧辊的 最简单的情况下，或在热风穿透粘合中，当结构是杂乱结构时出现了最 高的粘合水平，原因是实现了最大数量的纤维-纤维交叉。因此，结构 的取向度越高，潜在的粘合部位的数量就越少。所述ODF还很大程度 地控制所述结构经受机械破裂的方式。虽然破裂可以采用不同的方式， 但是当平行于纵向或横向施加载荷时，织物倾向于沿优选的纤维方向裂 开。在所有其他的测试角中，破裂可能受沿优选的纤维取向方向的剪切 力支配。一般可以看出，结构强度随粘合温度的升高而增加，达到最大值， 然后由于纤维粘合界面处的过度粘合和纤维过早失效而迅速降低。但 是，不管粘合温度如何，织物结构的变化和其中的微观形变由纤维的初 始ODF控制，因此对具有相同初始ODF的所有结构是相似的。在负荷 -伸长的实验中，粘合过程的性质控制所述结构失效的点，但是至高达 到该点的性能由结构(ODF)和粘合图案的各向异性支配。而且，结构 刚性，即抗张模量、抗弯刚度和剪切模量随粘合温度的升高而持续增加。织物形成后，其穿过轧辊，并在那里粘合。热点粘合分三个阶段进 行1)压缩和加热所述织物的一部分，2)粘合所述织物的一部分，和 3)冷却粘合的织物。在热轧粘合中，低于某一最小值的粘合压力看起 来对织物的性能影响很小或没有影响。这对于薄的无纺织物尤为如此， 其中在产生纤维-纤维接触的钳口需要最小的压力。需要足够的压力来 压缩织物，以便可以通过传导进行有效的热传递。此外，压力有助于升 温后的塑性流动，进而增加纤维之间的接触面积，以及更进一步降低粘 合处的厚度。压力也有助于表面的"润湿"。这更加要求最低的压力。压 力也对粘合区处纤维的移动性进行约束。超过了商业使用的压力范围， 更高的钳口压力未必产生更高的性能。在热轧粘合和热风穿透粘合中，很容易得到粘合不足或粘合过度的 结构。当两条交叉纤维之间的界面上处于粘接状态的链端数不足，或使 其扩散穿过所述界面与其他纤维链相缠结的时间不足，都会出现粘合不足。粘合的形成要求部分熔化晶体，以允许链的松弛和扩散。如果在粘 合期间轧辊的温度过低，或者辊速过高，则织物的中平面处的聚合物达 不到足够高的温度以从结晶区释放足量的链或足够长的链段。因此，将 会有非常少的链越过纤维-纤维界面，粘合本身将会变弱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产无纺织物的方法，其包括：　　　　纺一组双组分纤维，所述双组分纤维包含：　　　　外部纤维组分；　　　　内部纤维组分；　　　　其中所述外部纤维包裹所述内部纤维；　　　　所述外部纤维具有比所述内部纤维更高的断裂伸长率；和　　　　所述外部纤维组分具有比所述内部纤维组分更低的熔融温度；　　　　将该组双组分纤维定位到纤维网上；和　　　　将该组双组分纤维热粘合来生产无纺织物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：贝南普尔迪希米，纳塔利娅V费多罗瓦，斯蒂芬R夏普，
申请(专利权)人：北卡罗来纳州立大学，
类型：发明
国别省市：US[美国]